УЧЕНЫЕ. ПОКОЛЕНИЯ OF CHEMISTS

Высокие темпы развития химической науки и производства во многом определяют направление научно-технического прогресса. В авангарде этого процесса находятся ученые. От их успешной работы во многом зависит будущее страны.

Сегодня к разговору о подходах в исследованиях, перспективах молодежи в науке и достижениях отечественных НИИ мы приглашаем представителей разных поколений белорусских ученых, специализирующихся на химических разработках инновационных технологий и материалов, в том числе во взаимодействии с предприятиями концерна «Белнефтехим».

— На какие научные направления в мировой химии вы сегодня ориентируетесь? Что, по-вашему, дает больший эффект — научные подходы классической школы или современные принципы и знания?

Директор ГНУ «Институт механики металлополимерных систем (ИММС) имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси», доктор технических наук, профессор Андрей ГРИГОРЬЕВ:

 

Заведующий лабораторией растворов целлюлозы и продуктов их переработки учреждения Белорусского государственного университета «Научно-исследовательский институт физико-химических проблем», доктор химических наук, профессор Дмитрий ГРИНШПАН:

— Мы ориентируемся на зеленую химию. Например, разрабатываем съедобные материалы для первичной упаковки — это небольшой процент общего объема потребления пластика, но объемы доходят до сотни тысяч тонн. Сейчас работаем над биоразлагаемыми материалами для обычной упаковки, полностью заменяющими синтетические материалы, а именно: полиэтилен, полиэфир, полипропилен, сшитый крахмал. Уже есть масло- и жиростойкие образцы для упаковок. Они нетоксичные, экологичные и дешевые. Думаю, мы уже почти разобрались с проблемой изготовления стаканчиков для холодных напитков, а для горячих — пока нет. Это сложная научная задача, и решать ее нужно поэтапно. Необходимы пилотные установки и деньги. Чтобы сшить наш полимер, требуется мощная сварка, например ультразвуковая. Это не сверхсложное оборудование. Просто его нужно купить. Мы можем заменить дорогую бумагу на макулатурную, нанеся на нее разработанный нами биоразлагаемый защитный слой. Он не пропускает кислород, запахи и вредные вещества, которые есть в макулатуре (токсичные металлы, замасливатели, пластификаторы). Это то, что уже можно внедрять в производство, но необходимо финансирование.

 

В то же время классическая школа — это базовое образование, без которого мы не только не сможем делать новое, но и не повторим известное. Компьютерное моделирование, квантово-химические расчеты, искусственный интеллект, современные приборы для исследования — хроматографы, масс-спектрометры, электронные микроскопы, атомно-силовые микроскопы, ЯМР-, ЭПР-, ИК-спектрометры и многое другое — это то, чего не было раньше, а сегодня без них уже не обойтись.

Андрей ГРИГОРЬЕВ:

 

Заведующий лабораторией лесохимических продуктов Института химии новых материалов, председатель Совета молодых ученых отделения физико-технических наук НАН Беларуси, кандидат химических наук Александр СИДОРЕНКО:

— Мои научные интересы связаны с такими направлениями, как лесохимия, катализ, наноматериалы, зеленая химия. Современная наука по своей сути является междисциплинарной, поэтому для достижения успеха необходимо объединять усилия исследователей с различными компетенциями. Такие научные подходы, как глубокая проработка изучаемого вопроса, видение перспектив, тщательное планирование и анализ экспериментальной работы, были и будут основой эффективной науки.

С другой стороны, использование современных технологий позволяет значительно поднять уровень исследований и ускорить получение новых знаний. Я считаю, что сегодня ученый должен быть не только исследователем в классическом понимании, который с утра до ночи трудится в лаборатории, но и менеджером, пиарщиком, способным генерировать новые идеи, собрать команду, показать важность полученных результатов, получить финансирование и реализовать проект.

Научный сотрудник Института тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова НАН Беларуси Татьяна ГЕНАРОВА:

— Я ориентируюсь на такие научные направления в мировой химии, как аналитическая химия, химия для окружающей среды, нефтехимия и органическая химия. Считаю, что максимального эффекта в различных областях науки можно достичь только объединением научных подходов классической школы и современных технологий и знаний.

Младший научный сотрудник, аспирант Объединенного института проблем информатики НАН Беларуси Анна КАРПЕНКО:

 

 

— Какие из разработок в области зеленой химии вы считаете наиболее перспективными?

Дмитрий ГРИНШПАН:

— В качестве примера могу назвать несколько наших разработок. Например, мы создали органо-минеральное комплексное удобрение в виде порошка и гранул. Польза в том, что полимер удерживает удобрение возле растения, структурирует почву, пролонгирует действие солей и затем сам превращается в гумус.

Наши фильтры для воды из новых пленочно-тканевых материалов хороши тем, что служат долго (уже более 25 лет), они многоразовые.

Вместо водных растворов мы разработали сухие композиционные реагенты для очистки воды. В результате содержание коагулянтов уменьшено на 20—50%.

Также мы предложили совершенно новую технологию получения гидратцеллюлозного волокна — аналога хлопка. В нашей технологии в отличие от вискозной исключено образование газовых выбросов и сточных вод. Еще один плюс — в Беларуси имеется исходное сырье для производства волокон.

В рамках программы Союзного государства мы совместно с ОАО «СветлогорскХимволокно» создали уникальное самозатухающее целлюлозно-хитозановое волокно, пригодное для изготовления гигиеничного нижнего белья. Новая технология не имеет мировых аналогов.

Сейчас разрабатываем для хирургии барьерные пленки, обладающие противоспаечным и антикоагуляционным эффектами. В организме человека эти пленки полностью биораспадаются в течение нескольких недель.

Андрей ГРИГОРЬЕВ:

— Зелеными технологиями мы занимаемся практически со дня основания нашего института. Правда, их тогда так не называли. Один из первых созданных отделов отвечал за вопросы рециклинга полимеров, и сегодня наши специалисты продолжают разрабатывать соответствующие технологии и оборудование. Если говорить о современных зеленых технологиях и материалах, то сейчас мы работаем еще в двух направлениях. Первое — использование биодеградируемых смазочных материалов. Сегодня остро стоит проблема не только с утилизацией полимеров, но, например, и моторных масел. Как их вторично применять или, лучше, чем заменить — большой вопрос. Оказалось, на основе растительного сырья — рапсового и подсолнечного масла, животных жиров — можно делать эффективные смазочные материалы. Мы разработали прототипы таких материалов и уже получили положительные результаты. Второе направление — это биоразлагаемая упаковка. Над этой темой сейчас активно работает академическая и вузовская наука.

Александр СИДОРЕНКО:

 

Исследования, проводимые в нашей лаборатории лесохимических продуктов, нацелены на создание эффективных методов переработки возобновляемых терпеноидных соединений (компонентов растительной биомассы) в ряд вторичных соединений, находящих применение в составе парфюмерной продукции, полимерных композитах и компонентах ЖК-устройств, как перспективных фармацевтических агентов. 

Из интересных разработок хотелось бы отметить создание нанокатализаторов нового поколения на основе галлуазитовых нанотрубок для получения гетероциклических соединений из возобновляемого сырья. Эти материалы позволяют осуществлять стереоконтролируемый синтез фармацевтически значимых веществ за счет уникального механизма их каталитического действия, который нам удалось понять.

Анна КАРПЕНКО:

— Моя работа не связана с зеленой химией, так как я занимаюсь компьютерным моделированием потенциальных лекарственных препаратов без учета тех процессов, которые сопровождают технологический процесс влияния препаратов на окружающую среду. Тем не менее, за развитием темы я наблюдаю и вижу, что наиболее перспективные разработки в области зеленой химии сейчас ведутся в сфере биотехнологий. 

Татьяна ГЕНАРОВА:

— Моя научно-исследовательская работа напрямую связана с химией для окружающей среды. Я изучаю возможность использования пиролизного масла, полученного из отработанных автомобильных шин, в качестве моторного топлива или добавок к нему.

 

— Сейчас вы над чем работаете?

Андрей ГРИГОРЬЕВ:

Еще одна важная область, в которой мы работаем, — обеспечение безопасности при использовании продукции из полимерных композитов. Нагрев и горение полимерных материалов приводят к выделению токсичных газов. Применение галогенсодержащих антипиренов не решает этой проблемы, поэтому мы разрабатываем материалы с использованием азотосодержащих комплексов, которые при нагревании значительно безопаснее.

Работаем мы и над полимерными материалами повышенной прочности. Одно из направлений — создание сверхударопрочных композитов. Их рабочие характеристики превосходят в 5—6 раз свойства исходного сырья.

Активно внедряем безасбестовые тормозные материалы, которые сегодня широко применяются на БМЗ. Наши новые виды полимерных волокнистых фильтров начали использовать на газоперекачивающих станциях для отделения паров жидкости в газовых потоках.

В планах — совместно с российскими коллегами сформировать новую программу Союзного государства по созданию перспективных полимерных материалов для электротехнической и кабельной промышленности, для техники, эксплуатируемой в экстремальных условиях. Аналогичная научно-техническая программа Союзного государства «Компомат» реализована в свое время под общим руководством концерна «Белнефтехим» и признана эффективной.

Александр СИДОРЕНКО:

— Основные усилия направляю на создание новых катализаторов и методов каталитического синтеза вторичных терпеноидных продуктов на базе возобновляемого природного сырья. Так, недавно мы завершили разработку «безрастворительного» метода синтеза хроменовых соединений с высокой противовирусной активностью. Установили, что модифицированные галлуазитовые нанотрубки являются превосходными катализаторами для получения изобензофуранов, обладающих нейропротекторными свойствами. В качестве исходного сырья для их получения может выступать 3-карен, присутствующий в составе сосновой живицы. Кроме того, работаем над получением душистых соединений на основе α-пинена — еще одного компонента белорусского скипидара. Очень перспективными считаю работы по исследованию так называемых тандемных реакций, позволяющих получать из компонентов растительного сырья азотсодержащие вещества с потенциальной противораковой активностью. Нами уже доказано, что прекрасными катализаторами таких реакций являются особым образом модифицированные углеродные нанотрубки. Планируем получать и гибридные каталитические наноматериалы на основе отечественного алюмосиликатного сырья.

Особо отмечу, что все исследования мы проводим совместно с учеными из России и Европейского союза.

Татьяна ГЕНАРОВА:

Анна КАРПЕНКО:

— На данный момент я работаю в смежной команде двух институтов Национальной академии наук Беларуси — Объединенного института проблем информатики и Института биоорганической химии. При поддержке моих руководителей — доктора физико-математических наук Александра Тузикова и доктора химических наук Александра Андрианова — занимаюсь разработкой противовирусных препаратов (в том числе против ВИЧ) с помощью методов классического компьютерного моделирования и методов машинного обучения. Кроме того, в сфере моих интересов — исследования в области противоопухолевых препаратов, нацеленных на лечение таких онкозаболеваний, как рак предстательной железы, молочной железы и хронический миелолейкоз.

 

— На ваш взгляд, в полной ли мере работают на экономику нашей страны достижения отраслевой, вузовской и академической науки?

Дмитрий ГРИНШПАН:

 

Александр СИДОРЕНКО:

— Как представитель академической науки хочу отметить, что многие наши разработки уже внедрены на белорусских предприятиях. Так, Институт химии новых материалов производит и поставляет для металлообрабатывающих предприятий страны смазочно-охлаждающую жидкость на основе модифицированного терпеноидного сырья в объеме нескольких десятков тонн в год. Тесные научно-производственные связи мы поддерживаем и с ОАО «СветлогорскХимволокно».

Но, с другой стороны, я полагаю, что нельзя заниматься только прикладными разработками. По-моему, важно развивать и фундаментальные исследования, которые могут дать толчок в развитии определенных областей химии.

Андрей ГРИГОРЬЕВ:

 

Например, ОАО «Гродно Азот» выпускает четыре базовые марки огнестойких полиамидных композитов ПА6-С, разработанных в нашем институте. Их промышленный выпуск начат более десяти лет назад. Уже произведено свыше 6 тыс. т материалов ПА6-С. Основные потребители — организации электротехнического профиля из Беларуси и России. Также на гродненском предприятии впервые в Беларуси организовано производство разработанных нами смесевых полиамидных композитов «Этамид» (восемь базовых марок). Ежегодный выпуск этих материалов в разные периоды составил от 150 до 300 т. Их основные потребители — производители автотракторной и сельскохозяйственной техники (МАЗ, МТЗ, «Гомсельмаш» и другие).

В ОАО «Могилевхимволокно» по рецептурам института производят полимерные композиционные материалы на основе полиалкилентерефталатов (полиэтилен- и полибутилентерефталат). Они широко применяются при выпуске электроизоляторов, электроустановочных и других изделий электротехнического назначения.

Специалистами нашего института совместно с представителями ОАО «СветлогорскХимволокно» и ОАО «Гродненский механический завод» созданы и выпускаются специальная марка углеволокна и композит, который по основным характеристикам превосходит ранее созданный в СССР антифрикционный материал «Флубон» на основе фторопласта Ф-4. С момента создания этот композит под торговой маркой «Флувис» выпущен в объеме свыше 50 т, и большая часть его поставлена на экспорт.

ОАО «Завод горного воска» производит консистентную смазку, которую мы разработали совместно и получили за это премию НАН Беларуси. Сотрудничаем также с ОАО «Белшина». 

Работы очень много. Бытует ошибочное мнение, что академия занимается чем-то абстрактным. Ничего подобного! Академическая наука нацелена на повышение конкурентоспособности отечественной продукции и быстрое внедрение своих разработок. Например, всего два года назад мы обнаружили интересное явление в смесях полиэтилена и полиамида, позволяющее существенно улучшить свойства изделий из них, а сегодня уже выпускаем продукцию из этого материала — полимерные пневмомагистрали, которые используются на МТЗ и МАЗе.

В прошлом году мы смогли в кратчайшие сроки разработать первый отечественный композитный материал для скользящего слоя белорусских пластиковых лыж. Он успешно прошел все испытания и уже применяется в производстве.

 

— Какие формы и методы привлечения и закрепления талантливой молодежи в научно-инновационной сфере вы считаете наиболее прогрессивными?

Александр СИДОРЕНКО:

— Как председатель Совета молодых ученых отделения физико-технических наук отмечу, что в НАН Беларуси разработано и успешно действует много механизмов поддержки и закрепления молодых кадров. Так, для поддержки аспирантов и ученых в возрасте до 35 лет ежегодно назначаются стипендии Президента Республики Беларусь. Для молодых ученых учреждены специальные премии и конкурсы (например, «100 талантов НАН»), лауреаты которых не только получают солидное денежное вознаграждение и участвуют в престижных конференциях, но и имеют возможность прохождения стажировки в ведущих мировых научных центрах. Существуют и гранты Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований, на которые могут претендовать молодые ученые. И, что немаловажно, практически все нуждающиеся могут рассчитывать на предоставление общежития с дальнейшей перспективой построить квартиру.  

Однако, считаю, эти меры надо усиливать. Важно наличие «социальных лифтов», когда результативные сотрудники будут видеть возможность карьерного роста согласно их квалификации. Например, можно создавать молодежные лаборатории или группы под конкретную проблематику, которую будут курировать опытные ученые. Необходимо стимулировать молодежь к поиску коллег для реализации совместных, в том числе международных, проектов, написанию статей в рейтинговые научные издания. Обязательно нужно расширять их участие в республиканских и международных конференциях.

Хотелось бы видеть и рост финансирования научных проектов. Причем вероятность получения и размер грантов должны быть пропорциональны результатам предыдущих исследований (количество публикаций, патентов, внедрений) для создания конкурентной среды. Это мировая практика.

Анна КАРПЕНКО:

Кроме того, я считаю, важно придерживаться политики Open Science, чтобы молодые люди знали, какие научные задачи сейчас решаются на разных уровнях и кем.

Андрей ГРИГОРЬЕВ:

— Сложный вопрос. Проблема привлечения молодых людей заключается в том, что они желают достигнуть стабильности и материального достатка как можно быстрее. Но, к сожалению, наука — не та область, где быстро достигаешь финансового успеха. Поэтому к нам приходит и остается только действительно мотивированная молодежь, которая хочет заниматься наукой и самореализовываться. Важно вовремя поддержать энтузиазм. Должен сказать, что наша академия многое делает для этого. Организовываются конкурсы, присуждаются гранты, назначаются стипендии Президента, проводятся конференции и т.д. Например, в этом году наши молодые сотрудники — Виталий Меринов и Анастасия Тулейко стали победителями конкурса «100 идей для Беларуси». Они предложили технологию использования отходов, образующихся на БМЗ, для создания новых материалов. Аспиранту Виктории Шумской была назначена стипендия Президента. Да, молодежи, которая приходит в науку, немного, но она есть. И в науке такие таланты остаются надолго, в основном — на всю жизнь.

Дмитрий ГРИНШПАН:

— Я предлагаю непопулярное решение — два года отработки по специальности после окончания вуза. Есть примеры, когда химик-отличник уходит в IT-сферу и больше не возвращается в химию.

Чем удержать? Например, работой в сфере зеленых технологий. Разве это не интересно? Ты будешь первым, кто сделает барьерную пленку, целлофан по безвредной технологии, упаковку, которая легко утилизируется в окружающей среде, и т.д.

Таланты должны оставаться на родине, а государство — инвестировать в них так же, как и в новые технологии.

 

ФОТО Виктория Анискевич-Клопоцкая, Дарья Хачирашвили, Сергей Дубовик